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在一根长为L、质量不计的细杆中点和末端各连一质量为m的小球B和C,如图所示,杆可以在竖直平面内绕固定点A转动,将杆拉到某位置放开,末端C球摆到最低位置时,杆BC段受到的拉力刚好等于C球重力的2倍.(g=10m/s2)求:
(1)C球通过最低点时的线速度大小;
(2)杆AB段此时受到的拉力大小.
分析:(1)根据牛顿第二定律与向心力表达式,即可求解;
(2)对C球在B点受力分析,依据牛顿第二定律,并根据线速度与半径成正比,可求出结果.
解答: 解:
(1)C球通过最低点时,受力如图且作圆周运动,
F=TBC-mg
2mg-mg=m
v
2
C
L

C球通过最低点时的线速度:vC=
gL

(2)C球通过最低点时,以B球为研究对象,其受图如图,
B球圆周运动的F=TAB-mg-2mg
TAB-3mg=m
v
2
B
L
2

且VB=
vc
2

得AB段此时受到的拉力TAB=3.5mg
答:(1)C球通过最低点时的线速度大小
gL

(2)杆AB段此时受到的拉力大小3.5mg.
点评:考查牛顿第二定律在圆周运动的应用,并让学生理解向心力的含义.同时运用轻杆属于角速度相同这一隐含条件.
练习册系列答案
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A、B球的速率为
12gL
5
B、B球的机械能减少了
mgL
5
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mgL
5
D、每个小球的机械能都不变

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图9-1-22

A.金属线框进入磁场时感应电流的方向为abcda

B.金属线框离开磁场时感应电流的方向为adcba

C.金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等

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